Skip to main content
SUPERVISOR
Saleh Akbarzadeh,Saeed ZeiaeiRad
صالح اکبرزاده (استاد راهنما) سعید ضیائی راد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Reyhaneh Gholami
ریحانه غلامی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1395

TITLE

An analytical and experimental investigation on nanolubricants under elastohydrodynamic regime utilizing load-sharing concept
Nano-tribology and nano-mechanics are required in establishment of fundamental concepts of contact phenomena in small-scale and micro and nano-structures. In other hands, friction and wear of these components substantially depend on surface interactions which make their study difficult. As using nanoparticles in different applications has increased due to technology and material science improvements, nanoparticles behavior under different conditions has shown to be vital. One of these functions is using nanoparticles to decrease wear and friction in lubrication systems. The present research addresses the effect of adding nanoparticles on surface lubrication quality in theory and experiment. Moreover, several experiments are implemented in verifying the results. In theory, line contact problem between a semi-cylindrical pin and a flat surface disk in the presence of lubricant is numerically modeled. The pressure profile and film thickness are calculated and used to calculate the coefficient of friction. Then, the effect of nanoparticles as additives which carry part of the normal load is taken into account. Therefore, the total applied load is carried by asperities, fluid film and nanoparticles. In experiments, nano-lubricant of engine-oil and cupper-oxide (CuO) are used as lubricant in pin-on-disk test. After validation of theoretical results with experiments, the effect of nanoparticles weight fraction, load and speed are studied. Numerical results showed good agreement with experiments. The maximum error is 23 percent while the least error between numerical and experimental results was found for the case when 80 N load is applied. Keywords: Elastohydrodynamic equation, Line contact, Film thickness, Asperity load ratio, Nano-lubricant
مطالعات نانوترایبولوژی و مکانیک نانو برای گسترش مفاهیم بنیادی پدیده های تماسی در مقیاس کوچک و در سازه های میکرو و نانویی موردنیاز هستند. از طرفی اصطکاک و سایش این مؤلفه‌ها با بارگذاری های کوچک بشدت به برهم کنش های سطحی بستگی دارد که این مساله مطالعه این مواد را با دشواری هایی همراه می کند. از آن جایی‌که با پیشرفت تکنولوژی و علم مواد استفاده از نانوذرات در کاربردهای مختلف افزایش پیداکرده، اطلاع از خصوصیات و رفتار نانوذرات در سیستم ها و تحت شرایط گوناگون حائز اهمیت می‌باشد. یکی از این موارد، استفاده از نانوذرات برای کاهش سایش و اصطکاک در سیستم های روانکاری است. لذا هدف از پژوهش حاضر تلاش برای مدل سازی تأثیر نانوافزودنی ها بر کیفیت روانکاری سطح می باشد. هم چنین هدف از آزمون های تجربی اطمینان از صحت محاسبات نظری است. به این hy;ترتیب در ابتدا تماس خطی بین یک پین با سر نیم استوانه‌ای و سطح صاف یک دیسک و با حضور روانکار به صورت عددی و با حل هم‌زمان معادلات حاکم بر پدیده فیزیکی مدل‌سازی می‌شود. به این ترتیب، پروفیل‌های فشار و ضخامت فیلم روغن برای سیستم روانکاری محاسبه می‌شوند و برای به دست آوردن ضریب اصطکاک مورد استفاده قرارمی‌گیرند. سپس اثر نانوذره به عنوان افزودنی که بخشی از بار عمودی را تحمل می‌کند به معادلات وارد می‌شود. به طور موازی در بخش تجربی، نانوروانکار روغن موتور و نانوذره مس اکسید (CuO) تحت آزمون پین روی دیسک قرارمی‌گیرد. پس از اعتبارسنجی نتایج عددی با آزمون تجربی، تأثیر درصد نانوذره، بار و سرعت در سیستم بررسی می‌شوند. نتایج گویای مطابقت خوبی بین نتایج عددی و تجربی است. درصد خطا درنهایت 23 درصد گزارش شده است، در حالی‌که کم ترین خطا در بار 80 نیوتن بین نتایج عددی و تجربی مشاهده شد. کلمات کلیدی : معادله الاستوهیدرودینامیک، تماس خطی، ضخامت لایه روانکار، نیروی زبری، نانوروانکار

ارتقاء امنیت وب با وف بومی